这部影片是库布里克花了四年时间制作的充满哲学命题的鸿篇巨制。一块大黑石树立在史前人类的面前，他们刚刚开始认识工具，进入到进化的里程碑。同样的黑石还在宇宙多处出现，它们矗立在月球上，漂浮在太空中，带着某种神秘的寓意。　　现在的时间是2001年，为了寻找黑石的根源，人类开展一项木星登陆计划。飞船上有冬眠的三名宇航员，大卫船长（凯尔·杜拉 Keir Dullea饰）、富兰克飞行员（加里·洛克伍德 Gary Lockwood饰），还有一部叫“HAL9000”的高智能电脑。HAL在宇宙飞行过程中发生错乱，令到富兰克和三名冬眠人员相继丧命，剩下波曼和这台电脑作战。　　从死亡线上回来的大卫一气之下关掉主脑系统，HAL彻底失效。现在，茫茫宇宙中只剩大卫一人，向木星进发。穿越瑰异壮观的星门，大卫仿佛去到一个奇特的时空，那里有人类无尽的生死轮回和宇宙的终极知识……

　　十八世纪末期的纽约，警察们还延用古老的办案方式，对罪犯刑讯逼供，年青的警察伊卡布·克瑞恩（约翰尼·戴普 饰）笃信科学的办案方式，因此受到市内同行的排挤，被派到一个叫断头谷的小镇办理一起连环凶杀案。　　断头谷一直流传着关于“无头骑士”的传说，据说，他是因为嗜血而战的黑森林雇佣军，被敌人割去头颅后，他的孤魂一直在断头谷游荡，在月黑风高之夜，他会骑着快马、 拿着大斧将经过此地的行人的头颅割下。两个月内，小镇中已经三个人惨遭毒手。　　克瑞恩住进了当地富豪范塔索（迈克尔·甘伯恩 饰）家中，他对“无头骑士”的传说不以为然，但是，又有人接二连三的死去，他还亲眼目睹了“无头骑士”砍掉小镇治安官的头颅，他不得不相信传说的存在，也坚定了要查出真相的决心。　　经过一番调查，克瑞恩将疑点放在了范塔索身上，同时，他和范塔索的女儿卡翠娜（克里斯蒂娜·里奇 饰）刚刚萌芽的爱情也被残酷的现实所摧毁。　　就在克瑞恩以为一切真相大白，黯然神伤中准备离开断头谷时，事情发生了意想不到的变化……

在遥远的未来，一座巨型高科技成人乐园Delos建成，其中有西部世界，罗马世界，中世纪世界三大主题版块的机器人世界，它提供给游客杀戮与性欲的满足，而这座巨大机械乐园的后台监控渐渐失去了对机器人的控制，游客被机器人杀死，所有想逃离者都被锁定……

尼奥（基努·里维斯 Keanu Reeves 饰）和崔妮蒂（凯瑞-安·莫斯 Carrie-Anne Moss 饰）重回矩阵：在这里，一个是矩阵创造出来，周而复始的日常世界，另一个则是隐藏其后，真实的人类世界。为了弄清楚自己所处的“现实”究竟是真是假，尼奥不得不再次做出选择……

一个普通男人的秘密在他的辞职事件中开始显示出端倪。历史教授约翰奥德曼（David Lee Smith饰）说自己身上有一个让大家都匪夷所思的秘密，而为了保守这个秘密他不能在一个地方超过十年。他的朋友们试图去发掘他的故事中的秘密，这一举动让约翰非常生气，而他的朋友却发现约翰的故事是无法被否定也无法查证的，究竟约翰身上有着怎样的秘密？一幕幕碎片联系起来，带给我们一个意料之外的故事高潮。